News

03 September 2024

Optics Communications: Масштабирование фемтосекундной лазерной филаментации в воздухе под давлением: перспективы для распространения на большие расстояния в атмосфере. Ю. Э. Гейнц

Optics Communications: Pressure scaling of femtosecond laser filamentation in air: Prospects for long-range atmospheric propagation. Yury E. Geints

Основной тенденцией последних десятилетий является использование лазерных систем, генерирующих сверхкороткие (фемтосекундные) лазерные импульсы высокой мощности, в различных сферах деятельности человека, в частности, в атмосферных исследованиях. Одной из важных задач в рамках этой проблемы является использование уникальных нелинейно-оптических явлений, проявляющихся в атмосфере, таких как самофокусировка импульсов, ионизация среды, генерация плазмы и лазерная филаментация, для дистанционной лазерной диагностики аэрозольно-газовой составляющей атмосферы и для эффективной доставки концентрированной оптической энергии на большие расстояния . Это выдвигает на первый план задачу увеличения реальной длины нелинейного взаимодействия сверхкороткого лазерного импульса со средними и километровыми расстояниями, тогда как реальная физическая длина большинства существующих оптических трасс обычно ограничена несколькими сотнями метров. В Институте оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН предложили и теоретически обосновали эффективный способ решения проблемы атмосферной филаментации на больших расстояниях путем преобразования самой среды распространения с использованием коротких лабораторных трасс и оптических кювет с газами повышенного (сверхатмосферного) давления. Следуя законам масштабирования оптических характеристик среды под давлением, коэффициенты, описывающие взаимодействие оптической волны со средой, увеличиваются с ростом давления газа. С помощью численного моделирования показано, что это позволяет заменить филаментацию мощного лазерного импульса на километровом расстоянии в воздухе филаментацией маломощного импульса в сжатом воздухе в лабораторных масштабах (десятки метров).